Токи намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов при включении под напряжение

а) Характер изменения токов намагничивания

При включении силовых трансформаторов под напряжение или при восстановлении на них напряжения после отключения внеш­него к. з. в обмотке, питающей трансформатор, возникает резкий бросок тока намагничивания, имеющий затухающий характер (рис. 16-25). Максимальное значение этого тока в несколько раз превосходит номинальный ток трансформатора.

Резкое возрастание тока намагничивания объясняется насы­щением магнитопровода трансформатора. При включении транс­форматора под напряжение оно появ­ляется на его обмотке внезапно. Ана­логичная картина имеет место на транс­форматоре после отключения к. з. при восстановлении напряжения (рис. 16-26).

Во время к. з. напряжение на трансформаторе понижается в пределе до нуля (точка А на рис. 16-26, а). После отключения повреждения (точ­ка Б) происходит скачкообразное восстановление напряжения на зажимах трансформатора.

В обоих случаях магнитный поток в сердечнике трансформатора устанав­ливается не сразу. Возникает переходный процесс, сопровождающийся появлением двух потоков: установившегося Ф_у и свободного, постепенно затухающего Ф_св (рис. 16-27). Результи­рующий поток Ф_т =Ф_У + Ф_св; в началь­ный момент (t = 0) Ф_то = 0 и поэтому Ф_сво = - Ф_уо. Во втором полупериоде знаки обоих потоков совпадают и результирую­щий поток трансформатора достигает мак­симума Ф_т._макс.

Установившийся поток Ф_у отстает от напряжения U_т на 90°, поэтому величина свободного потока Ф_СВо, а следовательно, и Ф_т. _макс зависят от фазы U_Т и достигают наибольшего значения при включении (трансформатора в момент прохождения U _тчерез нуль. В этом случае без учета затуха­ния Ф_т._макс ≈2Ф_У. Величина потока Ф_{т. макc} может достигать и больших зна­чений, если магнитопровод трансформатора имеет остаточное намагничивание и соответствующий ему поток Ф_ост совпадает по знаку со свободным потоком Ф_св. Тогда Ф_{т. макс} = (2Ф_У + Ф_ост) > 2Ф_У.

При потоках, близких к 2Ф_У, магнитопровод трансформатора насы­щается, что и обусловливает резкий рост (бросок) намагничивающего тока I _нам трансформатора.

Изменение тока I _нам по времени характеризуется следующими особенностями:

1. Кривая тока носит асимметричный характер до тех пор, пока I _нам не достигнет установившегося значения.

2. Кривая может быть разложена на апериодическуюсоставляющую и синусоидальные токи различных гармоник. Апериодическая составляющая имеет весьма большое удельное значение в токе I _нам.

3. Время затухания токов определяется постоянными времени трансформатора и сети и может достигать 2—3 с. Чем мощнее трансформатор, тем дольше продолжается затухание.

4. Первоначальный бросок тока может достигать 5—10-кратного значения номинального тока трансформатора. Кратность броска тока на мощных трансформаторах меньше, чем на маломощных.

Ток намагничивания I _нам появляется только в одной обмотке силового трансформатора, той, на которую подается напряжение при его включении. Как видно из рис. 16-26, б, этот ток транс­формируется через трансформатор тока защиты и поступает в реле, вызывая его работу, если I _нам> I _с.з. Для предотвращения лож­ной работы дифференциальной защиты под действием I _нам прини­маются специальные меры, рассмотренные ниже.

б) Способы предотвращения работы защиты от бросков тока намагничивания

Наиболее простым и ранее широко применявшимся является способ замедления защиты па время порядка 1 с. Однако при этом терялось наиболее ценное свойство защиты — ее быстродействие. Применялись и другие, более сложные способы отстройки от токов намагничивания с сохранением быстродействия (блокировки от понижения напряжения, торможение от токов высших гармоник и т. д.).

Опыт эксплуатации показал, что эти способы или себя не оп­равдали, или приводили к усложнению защиты и не давали достаточно надежной отстройки от намагничивающих токов. По­этому в Советском Союзе указанные способы не рекомендуются к применению.

На основании работ ВНИИЭ, ТЭП и опыта эксплуатации энергосистем в настоящее время в СССР приняты два способа отстройки от токов намагничивания.

Первый из них заключается в применении быстронасыщающихся трансформаторов (БНТ), через которые включаются диф­ференциальные реле [Л. 66, 67]. БНТ не пропускают апериоди­ческого тока, составляющего значительную часть тока намагничивания, и позволяют, таким образом, надежно отстроить диффе­ренциальные реле от намагничивающих токов.

Второй способ состоит в отстройке тока сбрасывания реле от тока намагничивания по величине. На таком принципе выпол­няется защита, называемая дифференциальной отсечкой.

Преимуществом обоих способов являются: простота, надеж­ность и сохранение основного достоинства дифференциальной за­щиты — быстроты действия.

Дата добавления: 2014-12-23